ch01靜力學(xué)分析基礎(chǔ).ppt

第一篇 構(gòu)件靜力分析,研究對象： 平衡狀態(tài)的剛體或剛體系統(tǒng) 研究內(nèi)容： 物體的受力分析； 力系的簡化； 物體在力系作用下處于平衡的條件及其在工程實踐中的應(yīng)用。,第一章 靜力學(xué)分析基礎(chǔ),本章主要內(nèi)容： 1、靜力學(xué)基本概念 2、靜力學(xué)公理 3、約束和約束反力 4、受力圖 重點： 1、靜力學(xué)公理 2、約束和約束反力 3、受力圖,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,一： 力的概念,力的單位：,牛頓（N）以及千牛（KN）,1定義：力是物體間的相互機械作用，這種作用可以使物 體的運動狀態(tài)或形狀尺寸發(fā)生變化。,2. 力的效應(yīng)： 運動效應(yīng)(外效應(yīng)) 變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。,3. 力的三要素：大小，方向，作用點,力矢量,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,4.相關(guān)的概念 平衡：是指物體相對于地球靜止或勻速直線運動。 力系：是指作用在物體上的一群力。 平衡力系：一組使物體處于平衡狀態(tài)的力 等效力系：一個力系與另一個力系對物體的作用效果 相同，兩力系互為等效力系。 合力：一力與一力系等效，則該力為力系合力 分力：一力與一力系等效，則力系中各力為力的分力 力的合成與分解,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,是指在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。,二.剛體,剛 體,變 形 體,1-1 靜力學(xué)分析的基本概念和公理,1- 2 靜力學(xué)公理,公理1 二力平衡條件,作用于剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用線共線,1- 2 靜力學(xué)公理,只有兩個力作用下處于平衡的物體 力作用線為兩接觸點連線,二力構(gòu)件,不是二力構(gòu)件（忽略重力？）,1- 2 靜力學(xué)公理,力可以在剛體上沿其作用線移至任意一點而不改變它對剛體的作用效應(yīng),公理2 加減平衡公理,在作用于剛體的任意力系上，加上或減去任意平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。,推論1：力的可傳性,（作用在剛體上的）力的三要素可以敘述為： 大小、方向、作用線,1- 2 靜力學(xué)公理,公理3 力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點的兩個力可合成為一個合力，此合力也作用于該點，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示。,此公理表明了最簡單力系的簡化規(guī)律，是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。,1- 2 靜力學(xué)公理,作用在剛體上三個相互平衡的力，若其中兩個力的作用線匯交于一點，則第三個力的作用線通過匯交點。,推論2：三力平衡匯交原理,證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共線， 三力 必匯交，且共面。,1- 2 靜力學(xué)公理,1- 2 靜力學(xué)公理,公理4 作用力和反作用力公理,兩物體間的作用力與反作用力總是同時存在，且大小相等、方向相反、沿同一條直線，分別作用在這兩個物體上。 作用力與反作用力互相依存、同時出現(xiàn)、同時消失，分別作用在相互作用的兩物體上。 作用力與反作用力與二力平衡公理中的兩個力有著本質(zhì)的區(qū)別。,1- 2 靜力學(xué)公理,例 吊燈,在畫物體受力圖時要注意此公理的應(yīng)用。,1- 3 約束和約束反力,一、概念 約束：能限制某些物體運動的其它物體。 約束反力(反力)：約束對非自由體的作用。,大小常常是未知的； 方向總是與約束限制的物體的位移方向相反； 作用點在物體與約束相接觸的那一點。,約束反力特點：,1- 3 約束和約束反力,二、約束的基本類型 1、柔性約束 2、光滑面約束 3、光滑鉸鏈約束 4、固定端約束,1- 3 約束和約束反力,1、柔性約束及其反力FT,繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。,1- 3 約束和約束反力,2、光滑面約束及其反力FN,約束反力作用在接觸點處，方向沿公法線，指向受力物體,P,N,N,P,P,N,P,N,1- 3 約束和約束反力,3、光滑鉸鏈約束及其反力FN,光滑鉸鏈約束特點(摩擦忽略不計)： 只能限制兩物體的相對移動，而不能限制兩物體的相對轉(zhuǎn)動的約束，包括中間鉸鏈約束、固定鉸鏈約束和活動鉸支座三種類型。 約束反力：通過鉸鏈中心，大小、方向均未確定。一般用一對通過鉸鏈中心，大小未知的正交分力來表示。但其中二力構(gòu)件、活動鉸支座的反力方向是可以確定的。,1- 3 約束和約束反力,中間鉸鏈約束,1- 3 約束和約束反力,固定鉸鏈約束,1- 3 約束和約束反力,活動鉸支座,1- 3 約束和約束反力,4、固定端約束及其反力 固定端約束特點：一桿插入固定面的力學(xué)模型，如車刀與工件分別夾持在刀架和卡盤上，都是固定不動的。 約束反力：固定端既限制了物體的垂直與水平移動，又限制了物體的轉(zhuǎn)動，故此在平面問題中，可將固定端約束的約束反力簡化為一組正交的約束反力與一個約束力偶。,1- 4 受力圖,一、受力圖 畫物體受力圖主要步驟為： 選研究對象；取分離體；畫上主動力； 畫出約束反力。,例 1-1 一重為G的球體A，用繩子BC系在光滑的鉛垂墻壁上，試畫出球體A的受力圖。,G,A,D,B,C,G,A,D,B,FT,FN,1- 4 受力圖,例1-2 如圖所示三鉸拱橋，由左、右兩半拱鉸接而成。設(shè)半拱自重不計，在半拱AB上作用有載荷F，試畫出左半拱片AB的受力圖。,1- 4 受力圖,1- 4 受力圖,例1-3 如圖曲柄沖壓機工作簡圖，皮帶輪重為G，沖頭C及連桿BC的重量忽略不計，沖頭C所受工作阻力為Q。試畫出帶輪A、連桿BC、沖頭C和整個系統(tǒng)的受力圖。,1- 4 受力圖,1- 4 受力圖,二、畫受力圖應(yīng)注意的問題,1、不要漏畫、多畫力 2、不要畫錯力的方向 3、受力圖上不帶約束 4、受力圖只畫外力，不畫內(nèi)力 5、同一系統(tǒng)各